專利名稱：基于潛熱回收的高效熱泵型熱源塔溶液再生裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型溶液再生方法及其實(shí)現(xiàn)這種方法的裝置及方法，尤其涉及 一種基于潛熱回收的熱泵型熱源塔溶液再生裝置及方法，屬于制冷空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和制造 的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平的提高，人們對(duì)居住工作環(huán)境的舒適性要求也 越來(lái)越高，空調(diào)已經(jīng)成為人們生活的必需品?，F(xiàn)有大型建筑中央空調(diào)系統(tǒng)制冷大多是 采取水冷冷水機(jī)組，冬季水冷冷水機(jī)組因?yàn)椴荒苤茻岫Ｖ故褂?，造成制冷機(jī)組設(shè)備閑 置。同時(shí)冬季采取鍋爐供熱方案，這樣既增加了系統(tǒng)初投資和供熱成本，同時(shí)也造成環(huán) 境污染?？諝庠礋岜糜捎诩骖櫣├?熱的特點(diǎn)，在長(zhǎng)江中下游地區(qū)得到了廣泛的應(yīng)用。 但其冬季容易結(jié)霜和夏季供冷效率低(與水冷冷水機(jī)組相比)等問(wèn)題成為了影響其廣泛 推廣的重要因素之一。熱源塔熱泵機(jī)組在冬季將冷卻塔轉(zhuǎn)為熱源塔運(yùn)行吸收空氣中的熱 量，冷水機(jī)組變?yōu)闊岜脵C(jī)組并通過(guò)冷凝器向室內(nèi)提供熱量從而達(dá)到冬季供熱的目的。其 避免了冷水機(jī)組冬季閑置的缺點(diǎn)，同時(shí)解決了空氣源熱泵冬季運(yùn)行結(jié)霜的問(wèn)題，充分體 現(xiàn)了高設(shè)備利用率和低能耗的優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)的冷卻塔運(yùn)行循環(huán)水，在冬季時(shí)容易結(jié)冰，因 此需要采用其它介質(zhì)替代水。采用低凝固點(diǎn)的溶液作為載冷劑，可以避免結(jié)冰問(wèn)題，同 時(shí)可以吸收空氣中的顯熱和潛熱。但由于空氣中的水分被吸收到溶液中，溶液的濃度變 稀，溶液需要再生以達(dá)到原來(lái)的濃度，確保溶液不結(jié)冰。因此，采用高效節(jié)能的方法解決熱源塔溶液再生的問(wèn)題為本領(lǐng)域技術(shù)人員迫切 需要解決的技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的目的是解決冬季水冷冷水機(jī)組轉(zhuǎn)為熱源塔熱泵機(jī)組運(yùn)行 時(shí)，熱源塔中溶液再生的問(wèn)題。提出了一種基于潛熱回收的高效熱泵型熱源塔溶液再生 裝置及方法。技術(shù)方案本發(fā)明基于潛熱回收的高效熱泵型熱源塔溶液再生裝置包括熱泵循 環(huán)回路和再生循環(huán)回路；熱泵循環(huán)回路包括壓縮機(jī)、電磁閥、殼管式冷凝器、儲(chǔ)液罐、 過(guò)濾器、電子膨脹閥、翅片管式蒸發(fā)器、凝水管、氣液分離器及其相關(guān)連接管道；壓縮 機(jī)的輸出端通過(guò)電磁閥連接殼管式冷凝器的制冷劑輸入端，殼管式冷凝器的制冷劑輸出 端連接儲(chǔ)液器的輸入端，儲(chǔ)液器的輸出端連接過(guò)濾器的輸入端，過(guò)濾器的輸出端連接電 子膨脹閥的輸入端，電子膨脹閥的輸出端連接翅片管式蒸發(fā)器的制冷劑輸入端，翅片管 式蒸發(fā)器的制冷劑輸出端連接氣液分離器的輸入端，氣液分離器的輸出端連接壓縮機(jī)的 輸入端，凝水管位于翅片管式蒸發(fā)器的下部；再生循環(huán)回路包括溶液再生塔、溶液泵、第一手閥、第二手閥、殼管式冷凝 器、翅片管式蒸發(fā)器、循環(huán)風(fēng)機(jī)及其相關(guān)連接管道；溶液再生塔溶液出口端通過(guò)第一手閥連接殼管式冷凝器溶液入口端，殼管式冷凝器溶液出口端通過(guò)第二手閥連接溶液泵的 入口端，溶液泵的出口端連接溶液再生塔溶液入口端；溶液再生塔風(fēng)循環(huán)出口端連接到 翅片管式蒸發(fā)器的風(fēng)系統(tǒng)入口端，翅片管式蒸發(fā)器的風(fēng)系統(tǒng)出口端通過(guò)循環(huán)風(fēng)機(jī)連接溶 液再生塔風(fēng)循環(huán)入口端。本發(fā)明基于潛熱回收的高效熱泵型熱源塔溶液再生方法具體是制冷劑循環(huán)回 路為低溫低壓的制冷劑氣體從氣液分離器中被壓縮機(jī)吸入、壓縮后變成高溫高壓過(guò)熱蒸 氣排出，經(jīng)過(guò)電磁閥進(jìn)入到殼管式冷凝器中，高溫高壓的制冷劑氣體放出大量熱量，被 冷凝降溫成高壓制冷劑液體，再流入到儲(chǔ)液罐中。常溫高壓的制冷劑液體從儲(chǔ)液罐中流 出，經(jīng)過(guò)過(guò)濾器、電子膨脹閥后變?yōu)榈蜏氐蛪旱臍庖簝身?xiàng)流體達(dá)到翅片管式蒸發(fā)器，制 冷劑在翅片管式蒸發(fā)器中吸熱蒸發(fā)，制冷劑完全蒸發(fā)后變成過(guò)熱氣體從翅片管式蒸發(fā)器 中出來(lái)進(jìn)入氣液分離器，然后被吸入壓縮機(jī)，完成熱泵循環(huán)。再生循環(huán)回路可以分為閉 式風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)和閉式溶液循環(huán)系統(tǒng)。閉式溶液循環(huán)系統(tǒng)為低溫的循環(huán)溶液從溶液再生 塔中流出，經(jīng)過(guò)手動(dòng)閥流入殼管式冷凝器中，與高溫高壓的制冷劑換熱，吸收制冷劑中 的熱量，變?yōu)楦邷厝芤海瑥臍す苁嚼淠髦辛鞒龅母邷厝芤和ㄟ^(guò)溶液泵流入溶液再生塔 中，與低溫低含濕量的空氣進(jìn)行換熱，釋放熱量同時(shí)溶液中部分水分蒸發(fā)，溫度降低， 從而完成溶液循環(huán)。風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)為高溫高含濕量的空氣通過(guò)溶液再生塔，進(jìn)入翅片管式 換熱器中，高溫高含濕量的空氣在其中冷凝降溫，冷凝水通過(guò)冷凝水管排出，循環(huán)空氣 變?yōu)榈蜏氐秃瑵窳康目諝?，然后通過(guò)循環(huán)風(fēng)機(jī)進(jìn)入再生塔中，低溫低含濕量的空氣在溶 液再生塔中與高溫溶液換熱，溫度升高，含濕量增加，同時(shí)吸收溶液中水分，完成風(fēng)循 環(huán)。有益效果1、本發(fā)明提出的基于潛熱回收的高效熱泵型熱源塔溶液再生裝置，其冷凝溫度 較低而蒸發(fā)偏高，相比普通風(fēng)冷冷水機(jī)組冬季運(yùn)行，具有更高的性能系數(shù)。2、高效熱泵型熱源塔溶液再生裝置與普通水分蒸發(fā)再生相比，利用水分冷凝的 特點(diǎn)將水分從翅片管式蒸發(fā)器中冷凝出來(lái)，減少了由于水分蒸發(fā)到空氣中而造成的對(duì)周 圍環(huán)境的影響，同時(shí)為蒸發(fā)器提供溫度較高的低品位能量，提高了能源的利用率。3、高效熱泵型熱源塔溶液再生裝置與普通水分蒸發(fā)再生相比，采用高效熱泵為 溶液再生塔提供熱量，大大減少了溶液再生所需要的能量。4、高效熱泵型熱源塔溶液再生裝置與普通水分蒸發(fā)再生相比，由于采用閉式的 空氣循環(huán)，溶液中的水分通過(guò)冷凝水管排出，整個(gè)系統(tǒng)與外界空氣基本無(wú)接觸，解決了 由于溶液再生過(guò)程中溶液帶液對(duì)周邊環(huán)境所造成的影響。5、高效熱泵型熱源塔溶液再生裝置與普通水分蒸發(fā)再生相比，由于系統(tǒng)的再生 效率高，且整個(gè)系統(tǒng)基本為閉式系統(tǒng)，使用方便，具有很強(qiáng)的可操作性和實(shí)用性。


圖1是本發(fā)明基于潛熱回收的高效熱泵型熱源塔溶液再生裝置示意圖。以上圖中有壓縮機(jī)1 ；電磁閥2 ；殼管式冷凝器3 ；殼管式冷凝器制冷劑輸入 端3a;殼管式冷凝器制冷劑輸出端3b;殼管式冷凝器溶液輸入端3c;殼管式冷凝器溶液 輸出端3d;儲(chǔ)液器4;過(guò)濾器5;電子膨脹閥6;翅片管式蒸發(fā)器7;翅片管式蒸發(fā)器制冷劑輸入端7a;翅片管式蒸發(fā)器制冷劑輸出端7b;翅片管式蒸發(fā)器空氣輸入端7c;翅片 管式蒸發(fā)器空氣輸出端7d;冷凝水管8;氣液分離器9;溶液泵10;溶液再生塔11;溶 液再生塔溶液入口端Ila;溶液再生塔溶液出口端lib;溶液再生塔風(fēng)循環(huán)入口端11c; 溶液再生塔風(fēng)循環(huán)出口端lid;第一手閥12;第二手閥13;循環(huán)風(fēng)機(jī)14;溶液補(bǔ)液管 15 ；溶液出液管16。
具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖1進(jìn)一步對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行描述本發(fā)明的高效熱泵型熱 源塔溶液再生裝置包括熱泵循環(huán)回路和再生循環(huán)回路；具體的連接方法是壓縮機(jī)1的輸 出端通過(guò)電磁閥2接殼管式冷凝器3的制冷劑輸入端3a，殼管式冷凝器3的制冷劑輸出端 3b接儲(chǔ)液器4的輸入端，儲(chǔ)液器4的輸出端接過(guò)濾器5的輸入端，過(guò)濾器5的輸出端接電 子膨脹閥6的輸入端，電子膨脹閥6的輸出端接翅片管式蒸發(fā)器7的制冷劑輸入端7a，翅 片管式蒸發(fā)器7的制冷劑輸出端7b接氣液分離器9的輸入端，氣液分離器9的輸出端接 壓縮機(jī)1的輸入端。再生循環(huán)回路包括溶液再生塔11、溶液泵10、第一手閥12、第二手 閥13、殼管式冷凝器3、翅片管式蒸發(fā)器7、循環(huán)風(fēng)機(jī)14及其相關(guān)連接管道。溶液再生 塔溶液出口端lib通過(guò)第一手閥12接殼管式冷凝器的溶液入口端3c，殼管式冷凝器的溶 液出口端3d通過(guò)第二手閥13接溶液泵10的入口端，溶液泵10的出口端接溶液再生塔溶 液入口端11a。溶液再生塔風(fēng)循環(huán)出口端Ild接到翅片管式蒸發(fā)器7的風(fēng)系統(tǒng)入口端7c， 翅片管式蒸發(fā)器7的風(fēng)系統(tǒng)出口端通過(guò)循環(huán)風(fēng)機(jī)14接溶液再生塔風(fēng)循環(huán)入口端11c。溶液再生塔11采用閉式逆流帶擋液板的溶液再生塔，用于蒸發(fā)稀溶液中的水 分；溶液再生塔中的溶液再生的熱量來(lái)源于從殼管式冷凝器換熱中所得到的熱量。翅片管式蒸發(fā)器7采用防腐型雙金屬翅片管式換熱器，用于冷凝分離再生循環(huán) 系統(tǒng)空氣中的水分；冷凝空氣中水分的所需要冷量來(lái)源于翅片管式蒸發(fā)器中與低溫制冷 劑換熱所得到的冷量。殼管式冷凝器3采用防腐型臥式殼管式冷凝器，用于提供再生塔的熱量；將熱 泵系統(tǒng)的翅片管式蒸發(fā)器用于冷凝分離再生循環(huán)系統(tǒng)中空氣中的水分。殼管式冷凝器的 冷凝溫度低，翅片管式蒸發(fā)器7的蒸發(fā)溫度高，熱泵系統(tǒng)的效率高。熱泵循環(huán)回路為從氣液分離器9中出來(lái)的低溫低壓的制冷劑氣體被壓縮機(jī)1吸 入、壓縮后變成高溫高壓過(guò)熱蒸氣排出，經(jīng)過(guò)電磁閥2進(jìn)入到殼管式冷凝器3中，高溫高 壓的制冷劑氣體放出大量熱量，被冷凝降溫成高壓制冷劑液體，再流入到儲(chǔ)液罐4中。 常溫高壓的制冷劑液體從儲(chǔ)液罐4中流出，經(jīng)過(guò)過(guò)濾器5、電子膨脹閥6后變?yōu)榈蜏氐蛪?的氣液兩相流體進(jìn)入翅片管式蒸發(fā)器7，制冷劑在翅片管式蒸發(fā)器7中吸熱蒸發(fā)，制冷劑 完全蒸發(fā)后變成過(guò)熱氣體從翅片管式蒸發(fā)器7中出來(lái)進(jìn)入氣液分離器9，然后被吸入壓縮 機(jī)1，完成熱泵循環(huán)。再生循環(huán)回路可以分為閉式風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)和閉式溶液循環(huán)系統(tǒng)。閉 式溶液循環(huán)系統(tǒng)為低溫的循環(huán)溶液從溶液再生塔11中流出，經(jīng)過(guò)手動(dòng)閥12流入殼管式冷 凝器3中，與高溫高壓的制冷劑換熱，吸收制冷劑中的熱量，變?yōu)楦邷厝芤?，從殼管?冷凝器3中流出的高溫溶液通過(guò)溶液泵10流入溶液再生塔中，與低溫低含濕量的空氣進(jìn) 行換熱，釋放熱量同時(shí)溶液中部分水分蒸發(fā)，溫度降低，從而完成溶液循環(huán)。風(fēng)循環(huán)系 統(tǒng)為高溫高含濕量的空氣通過(guò)溶液再生塔11，進(jìn)入翅片管式換熱器7中，高溫高含濕量的空氣在其中冷凝降溫，冷凝水通過(guò)冷凝水管8排出，循環(huán)空氣變?yōu)榈蜏氐秃瑵窳康目?氣，然后通過(guò)循環(huán)風(fēng)機(jī)14進(jìn)入再生塔中，低溫低含濕量的空氣在溶液再生塔11中與高溫 溶液換熱，溫度升高，含濕量增加，同時(shí)吸收溶液中水分，完成風(fēng)循環(huán)。稀溶液從補(bǔ)液 管15送入溶液再生塔11中進(jìn)行再生，同時(shí)濃度較高溶液通過(guò)溶液再生塔11中的出液管16流出。
權(quán)利要求
1.一種基于潛熱回收的高效熱泵型熱源塔溶液再生裝置，其特征在于該裝置包括熱 泵循環(huán)回路和再生循環(huán)回路；熱泵循環(huán)回路包括壓縮機(jī)(1)、電磁閥(2)、殼管式冷凝器 (3)、儲(chǔ)液罐(4)、過(guò)濾器(5)、電子膨脹閥(6)、翅片管式蒸發(fā)器(7)、凝水管(8)、氣 液分離器(9)及其相關(guān)連接管道；壓縮機(jī)(1)的輸出端通過(guò)電磁閥(2)連接殼管式冷凝器 ⑶的制冷劑輸入端(3a)，殼管式冷凝器(3)的制冷劑輸出端(3b)連接儲(chǔ)液器⑷的輸入 端，儲(chǔ)液器(4)的輸出端連接過(guò)濾器(5)的輸入端，過(guò)濾器(5)的輸出端連接電子膨脹閥(6)的輸入端，電子膨脹閥(6)的輸出端連接翅片管式蒸發(fā)器(7)的制冷劑輸入端(7a)， 翅片管式蒸發(fā)器(7)的制冷劑輸出端(7b)連接氣液分離器(9)的輸入端，氣液分離器(9) 的輸出端連接壓縮機(jī)(1)的輸入端，凝水管(8)位于翅片管式蒸發(fā)器(7)的下部；再生循環(huán)回路包括溶液再生塔(11)、溶液泵(10)、第一手閥(12)、第二手閥(13)、 殼管式冷凝器(3)、翅片管式蒸發(fā)器(7)、循環(huán)風(fēng)機(jī)(14)及其相關(guān)連接管道；溶液再生塔 溶液出口端(lib)通過(guò)第一手閥(12)連接殼管式冷凝器溶液入口端(3c)，殼管式冷凝器 溶液出口端(3d)通過(guò)第二手閥(13)連接溶液泵(10)的入口端，溶液泵(10)的出口端連 接溶液再生塔溶液入口端(Ila)；溶液再生塔風(fēng)循環(huán)出口端(Ild)連接到翅片管式蒸發(fā)器(7)的風(fēng)系統(tǒng)入口端(7c)，翅片管式蒸發(fā)器(7)的風(fēng)系統(tǒng)出口端(7d)通過(guò)循環(huán)風(fēng)機(jī)(14) 連接溶液再生塔風(fēng)循環(huán)入口端(11c)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于潛熱回收的高效熱泵型熱源塔溶液再生裝置，其特征是 溶液再生塔(11)采用閉式逆流帶擋液板的溶液再生塔，用于蒸發(fā)稀溶液中的水分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于潛熱回收的高效熱泵型熱源塔溶液再生裝置，其特征是 翅片管式蒸發(fā)器(7)采用防腐型雙金屬翅片管式換熱器，用于冷凝分離再生循環(huán)系統(tǒng)空 氣中的水分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于潛熱回收的高效熱泵型熱源塔溶液再生裝置，其特征是 殼管式冷凝器(3)采用防腐型臥式殼管式冷凝器，用于提供再生塔的熱量。
5.一種如權(quán)利要求1所述的基于潛熱回收的高效熱泵型熱源塔溶液再生裝置的溶液再 生方法，其特征是制冷劑循環(huán)回路為低溫低壓的制冷劑氣體從氣液分離器中被壓縮機(jī)吸入、壓縮后變 成高溫高壓過(guò)熱蒸氣排出，經(jīng)過(guò)電磁閥進(jìn)入到殼管式冷凝器中，高溫高壓的制冷劑氣體 放出大量熱量，被冷凝降溫成高壓制冷劑液體，再流入到儲(chǔ)液罐中；常溫高壓的制冷劑 液體從儲(chǔ)液罐中流出，經(jīng)過(guò)過(guò)濾器、電子膨脹閥后變?yōu)榈蜏氐蛪旱臍庖簝身?xiàng)流體達(dá)到翅 片管式蒸發(fā)器，制冷劑在翅片管式蒸發(fā)器中吸熱蒸發(fā)，制冷劑完全蒸發(fā)后變成過(guò)熱氣體 從翅片管式蒸發(fā)器中出來(lái)進(jìn)入氣液分離器，然后被吸入壓縮機(jī)，完成熱泵循環(huán)；再生循 環(huán)回路分為閉式風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)和閉式溶液循環(huán)系統(tǒng)，閉式溶液循環(huán)系統(tǒng)為低溫的循環(huán)溶液 從溶液再生塔中流出，經(jīng)過(guò)手動(dòng)閥流入殼管式冷凝器中，與高溫高壓的制冷劑換熱，吸 收制冷劑中的熱量，變?yōu)楦邷厝芤海瑥臍す苁嚼淠髦辛鞒龅母邷厝芤和ㄟ^(guò)溶液泵流入 溶液再生塔中，與低溫低含濕量的空氣進(jìn)行換熱，釋放熱量同時(shí)溶液中部分水分蒸發(fā)， 溫度降低，從而完成溶液循環(huán)，風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)為高溫高含濕量的空氣通過(guò)溶液再生塔，進(jìn) 入翅片管式換熱器中，高溫高含濕量的空氣在其中冷凝降溫，冷凝水通過(guò)冷凝水管排 出，循環(huán)空氣變?yōu)榈蜏氐秃瑵窳康目諝?，然后通過(guò)循環(huán)風(fēng)機(jī)進(jìn)入再生塔中，低溫低含濕 量的空氣在溶液再生塔中與高溫溶液換熱，溫度升高，含濕量增加，同時(shí)吸收溶液中水分，完成風(fēng)循環(huán)。
全文摘要
基于潛熱回收的高效熱泵型熱源塔溶液再生裝置及方法，充分利用熱泵系統(tǒng)能提供高溫端和低溫端的特點(diǎn)，通過(guò)空氣在不同溫度下載濕能力不同而達(dá)到從溶液再生塔中吸收水分而在蒸發(fā)器中冷凝水分，水分從溶液中轉(zhuǎn)移出來(lái)的目的。該裝置包括熱泵循環(huán)回路和再生循環(huán)回路；熱泵循環(huán)回路包括壓縮機(jī)、電磁閥、殼管式冷凝器、儲(chǔ)液罐、過(guò)濾器、電子膨脹閥、翅片管式蒸發(fā)器、凝水管、氣液分離器及其相關(guān)連接管道；再生循環(huán)回路包括溶液再生塔、溶液泵、第一手閥、第二手閥、殼管式冷凝器、翅片管式蒸發(fā)器、循環(huán)風(fēng)機(jī)及其相關(guān)連接管道；解決了普通再生過(guò)程，再生能量消耗大，影響周圍環(huán)境的問(wèn)題，是一種高效、緊湊、節(jié)能的溶液再生裝置，適用于對(duì)熱源塔中的稀溶液進(jìn)行集中再生。
文檔編號(hào)F24F5/00GK102022793SQ20101056705
公開(kāi)日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2010年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月1日
發(fā)明者張小松, 文先太, 梁彩華 申請(qǐng)人:東南大學(xué)